德克薩斯大學奧斯汀分校學習與記憶中心的艾莉森·普雷斯頓解釋道
短期記憶轉化為長期記憶需要在大腦內部發生改變，以保護記憶免受競爭性刺激的干擾或損傷或疾病的破壞。這個時間依賴性過程，使經驗在我們的記憶中獲得永久記錄，被稱為鞏固。
記憶鞏固的細胞和分子部分通常發生在學習的最初幾分鐘或幾小時內，並導致神經元（神經細胞）或神經元集合的變化。系統層面的鞏固，涉及處理個體記憶的大腦網路的重組，然後在更慢的時間框架內發生，可能是幾天甚至幾年。
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影響陳述性記憶（對一般事實和特定事件的回憶）的鞏固過程依賴於大腦中海馬體和其他內側顳葉結構的功能。
在細胞水平上，記憶表現為神經元結構和功能的變化。例如，可以形成新的突觸——神經元之間交換資訊的連線——以允許新神經元網路之間的通訊。或者，可以加強現有突觸，以提高兩個神經元之間通訊的靈敏度。
鞏固這種突觸變化需要在海馬體中合成新的 RNA 和蛋白質，這會將突觸傳遞的暫時性改變轉化為突觸結構的永續性修飾。
隨著時間的推移，總體的大腦系統也會發生變化。最初，海馬體與分佈在新皮層（大腦最外層）的感覺處理區域協同工作，以形成新的記憶。在新皮層內，構成我們生活中事件的要素的表徵根據其內容分佈在多個大腦區域。例如，視覺資訊由大腦後部枕葉的初級視覺皮層處理，而聽覺資訊由位於大腦側面顳葉的初級聽覺皮層處理。
當記憶首次形成時，海馬體迅速將這些分散式資訊組合成一個單一的記憶，從而充當感覺處理區域中表徵的索引。隨著時間的推移，細胞和分子變化允許加強新皮層區域之間的直接連線，從而能夠獨立於海馬體訪問記憶。因此，雖然損傷或神經退行性疾病（例如阿爾茨海默病）對海馬體的損害會妨礙形成新的陳述性記憶的能力，但這種破壞可能不會損害已經鞏固的事實和事件的記憶。
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